В работе рассматриваются особенности формирования фазового состава и макро- и микроструктуры титанового сплава Ti-6Al-4Vсформированного при различных режимах электронно-лучевого послойного наплавления проволоки. Методами рентгеноструктурного, рентгенофазового анализов и металлографии определяется состав и микроструктура титанового сплава в зависимости от условий выращивания материала и показывается неоднородность, как состава, так и структуры по объёму материала. Установлено существование различного сочетания соотношений между a-Ti и b-Ti фаз, а также значениями параметров кристаллической решетки в зависимости от условий формирования материала образцов. Выявлена корреляция между атомным объемом элементарной ячейки в фазе a-Ti и объемной долей фазы a-Ti. С помощью рентгеновской компьютерной томографии и оптической металлографии анализируется макро- и микроструктура полученных образцов, определяется характер распределения пор, их количество (от 0 до 1,5%) и размер (в диапазоне от 10 до 400 мкм). Показано, что в направлении выращивания образца сплав имеет типичную столбчатую, а в плоскости сканирования луча - зеренную структуру. Размеры структурных составляющих и их внутреннее строение зависит от исследуемых режимов и особенностей многократных циклов нагрева и охлаждения новых и предыдущих слоев наплавляемой проволоки. Специфические температурные градиенты и скорости охлаждения титанового сплава приводят к формированию как неравновесных структур двух фаз (a+b), так и литых структур в объёме одного образца. Локальная неоднородность структурно-фазовых состояний в пределах как одного зерна, так и в сечении всего образца подтверждается характером распределения значений микротвёрдости. Приведённые особенности состава и структуры исследуемого материала, будут определять механические свойства и поведение образцов при нагружении.